基于自適應(yīng)ICA的相干光OFDM系統(tǒng)的信道均衡研究.pdf

1、相干光正交頻分復(fù)用(CO-OFDM)系統(tǒng)以其與數(shù)字信號處理的良好結(jié)合，對光纖傳輸中的色散損傷具有良好的容忍度和高頻譜利用率等優(yōu)點(diǎn),已成為長距離高速光通信系統(tǒng)領(lǐng)域備受關(guān)注的技術(shù)之一。其中信道均衡一直是CO-OFDM系統(tǒng)數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)中的關(guān)鍵步驟之一，而基于獨(dú)立成分分析法(ICA)的盲信道均衡方法以其對頻譜利用率高和較少的訓(xùn)練符號而成為近來研究熱點(diǎn)之一。
　　基于獨(dú)立成分分析法(ICA)能夠?qū)崿F(xiàn)相干光 OFDM系統(tǒng)的盲信道均衡和偏振效應(yīng)

2、的補(bǔ)償，與基于導(dǎo)頻的信道均衡方法相比，能極大提高系統(tǒng)的頻譜利用率。然而這種固定步長的ICA算法對每個子載波用迭代算法來計(jì)算信道頻響分離矩陣,需要經(jīng)過幾十次迭代才能收斂。為有效降低該算法的計(jì)算復(fù)雜度，本文提出一種基于自適應(yīng)步長 ICA的盲信道均衡算法，采用自適應(yīng)分離步長提高迭代算法的收斂速度?；?00Gb/s16-QAM PDM-CO-OFDM系統(tǒng)和50Gb/s16QAM CO-OFDM系統(tǒng),仿真實(shí)驗(yàn)表明該自適應(yīng)算法的系統(tǒng)誤碼率性能優(yōu)于

3、固定步長 ICA算法的結(jié)果，且收斂速度提高約5倍。從而證明該算法可以對PDM-CO-OFDM系統(tǒng)接收端進(jìn)行高效信道均衡和有效補(bǔ)償偏振效應(yīng)對高速光CO-OFDM系統(tǒng)性能的劣化。
　　課題研究完成的工作如下：
　　1.本文首先介紹了OFDM和CO-OFDM的技術(shù)背景和研究現(xiàn)狀。
　　2.分析光纖信道的基本模型，研究相干光正交頻分復(fù)用(CO-OFDM)傳輸系統(tǒng)和偏振復(fù)用相干光正交頻分復(fù)用（PDM-CO-OFDM）傳輸系統(tǒng)的基

4、本原理，并建立完整的Matlab和 Optisystem仿真平臺，用于下文中算法的研究和驗(yàn)證。
　　3.對相干通信系統(tǒng)中色散補(bǔ)償和相位噪聲補(bǔ)償算法做了簡單的介紹，主要介紹了一種光纖色散有限脈沖響應(yīng)(FD-FIR)濾波器和一種無迭代的盲相位均衡算法，并將這兩種算法作為輔助算法運(yùn)用到下文中仿真系統(tǒng)中。
　　4.基于獨(dú)立成分分析法(ICA)能夠?qū)崿F(xiàn)偏振復(fù)用相干光正交頻分復(fù)用(PDM-CO-OFDM)系統(tǒng)的盲信道均衡，與基于導(dǎo)頻的信

5、道均衡方法相比，能極大提高系統(tǒng)的頻譜利用率。然而這種固定步長的ICA算法對每個子載波用迭代算法來計(jì)算信道頻響分離矩陣,需要經(jīng)過幾十次迭代才能收斂。為有效降低該算法的計(jì)算復(fù)雜度，給出一種基于自適應(yīng)步長 ICA的盲信道均衡算法，采用自適應(yīng)分離步長提高迭代算法的收斂速度?；?00Gb/s16-QAM PDM-CO-OFDM系統(tǒng)，仿真實(shí)驗(yàn)表明該自適應(yīng)算法的系統(tǒng)誤碼率性能優(yōu)于固定步長 ICA算法的結(jié)果，且收斂速度提高5倍以上，能夠用于未來高速

6、PDM-CO-OFDM系統(tǒng)接收端進(jìn)行高效信道均衡。
　　5.給出一種基于自適應(yīng)步長獨(dú)立成分分析法的信道均衡算法，用于相干光正交頻分復(fù)用(CO-OFDM)系統(tǒng)偏振效應(yīng)的補(bǔ)償?；?0Gb/s16QAM CO-OFDM系統(tǒng)，偏振效應(yīng)嚴(yán)重影響其系統(tǒng)傳輸性能。接收端在完成系統(tǒng)公共相位噪聲(CPE)補(bǔ)償之后，首次用該自適應(yīng)步長 ICA算法對系統(tǒng)偏振效應(yīng)進(jìn)行盲均衡，該算法根據(jù)每次迭代中信道頻響分離矩陣的變化量自適應(yīng)調(diào)整迭代步長,然后進(jìn)行盲IC